JP6920712B2 - 燃料電池の診断装置、燃料電池システム及び診断方法 - Google Patents
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Description
前記診断部は、前記直列抵抗成分が増加で前記電気化学反応抵抗成分が一定であれば高分子膜の異常であると推定し、前記直列抵抗成分が一定で前記電気化学反応抵抗成分が増加であればMEAの触媒劣化が生じていると推定し、前記直列抵抗成分が増加で前記電気化学反応抵抗成分が増加であれば燃料電池内部の乾燥が生じていると推定してもよい。
本発明の燃料電池システムは、上記の診断装置と、前記燃料電池と、を備える。
本発明は、電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体とセパレーターとが積層された燃料電池の診断方法であって、前記燃料電池の交流インピーダンスを3つの周波数について取得する交流インピーダンス取得工程と、取得された前記交流インピーダンスを複素平面上に展開し、直列抵抗成分と電気化学反応抵抗成分とを算出する抵抗値演算工程と、前記直列抵抗成分と前記電気化学反応抵抗成分とを、所定の基準値と比較して電池内部状態を診断する診断工程と、を備え、前記3つの周波数は、10Hz以上の第1周波数帯、10Hz〜0.1Hzの第2周波数帯、及び0.1Hz以下の第3周波数帯で少なくともそれぞれ1点選択され、前記第2周波数帯で選択される周波数は、前記第1周波数帯で選択された周波数で最も低い周波数と1桁以上離れて、また、前記第3周波数帯で選択された周波数で最も高い周波数と1桁以上離れており、前記抵抗値演算工程において、前記交流インピーダンスの実数成分、虚数成分をそれぞれZ、Z’とした場合において、前記3つの周波数のそれぞれで認識されたZ、Z’を用いて、以下の式(A)より、前記直列抵抗成分Rsと前記電気化学反応抵抗成分Roを算出する。
3つ以上の周波数(以下では3つの周波数で例示する。)における燃料電池スタックまたは燃料電池スタックを構成するセルの内部インピーダンス算出結果をもとに、燃料電池等価回路を用いた演算により複素平面上における特性近似曲線を算出する。その特性近似曲線に基づいて複素平面状の実軸との交点から抵抗成分(直列抵抗成分、電気化学反応抵抗成分)を算出する。それら抵抗成分を内部状態診断要素として燃料電池スタック全体またはセルの内部状態を推定する。
ここでは、燃料電池スタック10の停止保管条件を2種類設定した。具体的には、運転後空気極を封じ燃料電池スタック内部を運転に伴う生成水が滞留している湿潤状態(Wet)と、運転停止時に燃料電池スタック空気極に空気ガスを流しスタック内滞留水の排水と乾燥を行った乾燥状態(Dry)を生じさせ、起動時内部状態推定を行う燃料電池内部状況条件とした。
10 燃料電池スタック
11 セル
20 内部抵抗診断装置
22 交流インピーダンス取得部
24 基準値格納部
26 電池内部判定部
30 抵抗値演算部
32 Rs/Ro算出部
90 負荷
Rs 直列抵抗成分
Ro 電気化学反応抵抗成分
Claims (6)
- 電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体とセパレーターとが積層された燃料電池の診断装置であって、
前記燃料電池の交流インピーダンスを3つの周波数について取得する交流インピーダンス取得部と、
前記交流インピーダンス取得部が取得した交流インピーダンスを複素平面上に展開し、直列抵抗成分と電気化学反応抵抗成分とを算出する抵抗値演算部と、
前記抵抗値演算部が算出した前記直列抵抗成分と前記電気化学反応抵抗成分とを、所定の基準値と比較して電池内部状態を診断する診断部と、
を備え、
前記3つの周波数は、10Hz以上の第1周波数帯、10Hz〜0.1Hzの第2周波数帯、及び0.1Hz以下の第3周波数帯で少なくともそれぞれ1点選択され、前記第2周波数帯で選択される周波数は、前記第1周波数帯で選択された周波数で最も低い周波数と1桁以上離れて、また、前記第3周波数帯で選択された周波数で最も高い周波数と1桁以上離れており、
前記抵抗値演算部は、前記交流インピーダンスの実数成分、虚数成分をそれぞれZ、Z’とした場合において、前記3つの周波数のそれぞれで認識されたZ、Z’を用いて、以下の式(A)より、前記直列抵抗成分Rsと前記電気化学反応抵抗成分Roを算出する
ことを特徴とする診断装置。
- 前記診断部が電池内部状態を診断する際に用いる前記基準値を格納する基準値格納部を備えることを特徴とする請求項1に記載の診断装置。
- 前記診断部は、
前記直列抵抗成分が増加で前記電気化学反応抵抗成分が一定であれば高分子膜の異常であると推定し、
前記直列抵抗成分が一定で前記電気化学反応抵抗成分が増加であればMEAの触媒劣化が生じていると推定し、
前記直列抵抗成分が増加で前記電気化学反応抵抗成分が増加であれば燃料電池内部の乾燥が生じていると推定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の診断装置。 - 請求項1〜3までのいずれかに記載の診断装置と、前記燃料電池と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
- 電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体とセパレーターとが積層された燃料電池の診断方法であって、
前記燃料電池の交流インピーダンスを3つの周波数について取得する交流インピーダンス取得工程と、
取得された前記交流インピーダンスを複素平面上に展開し、直列抵抗成分と電気化学反応抵抗成分とを算出する抵抗値演算工程と、
前記直列抵抗成分と前記電気化学反応抵抗成分とを、所定の基準値と比較して電池内部状態を診断する診断工程と、
を備え、
前記3つの周波数は、10Hz以上の第1周波数帯、10Hz〜0.1Hzの第2周波数帯、及び0.1Hz以下の第3周波数帯で少なくともそれぞれ1点選択され、前記第2周波数帯で選択される周波数は、前記第1周波数帯で選択された周波数で最も低い周波数と1桁以上離れて、また、前記第3周波数帯で選択された周波数で最も高い周波数と1桁以上離れており、
前記抵抗値演算工程において、前記交流インピーダンスの実数成分、虚数成分をそれぞれZ、Z’とした場合において、前記3つの周波数のそれぞれで認識されたZ、Z’を用いて、以下の式(A)より、前記直列抵抗成分Rsと前記電気化学反応抵抗成分Roを算出する
ことを特徴とする診断方法。
- 前記診断工程は、
前記直列抵抗成分が増加で前記電気化学反応抵抗成分が一定であれば高分子膜の異常であると推定し、
前記直列抵抗成分が一定で前記電気化学反応抵抗成分が増加であればMEAの触媒劣化が生じていると推定し、
前記直列抵抗成分が増加で前記電気化学反応抵抗成分が増加であれば燃料電池内部の乾燥が生じていると推定する
ことを特徴とする請求項5に記載の診断方法。
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JP2017040412A JP6920712B2 (ja) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | 燃料電池の診断装置、燃料電池システム及び診断方法 |
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JP2017040412A JP6920712B2 (ja) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | 燃料電池の診断装置、燃料電池システム及び診断方法 |
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JP2018147657A JP2018147657A (ja) | 2018-09-20 |
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Family Applications (1)
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JP2017040412A Active JP6920712B2 (ja) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | 燃料電池の診断装置、燃料電池システム及び診断方法 |
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